嵌段共聚物自组装薄膜中纳米结构的形成及应用
2021-07-22刘雨微崔晓娜韩铭宋爱新刘洪国
化学研究 2021年3期
关键词:结构
刘雨微,崔晓娜,韩铭,宋爱新,刘洪国
(山东大学 胶体与界面化学教育部重点实验室,山东 济南 250100)
嵌段共聚物是由两种或者两种以上的具有不同化学组成的聚合物链通过共价键连接而成的高分子,其中的聚合物链被称为嵌段。由两个嵌段组成的共聚物具有线形结构。当两个以上的嵌段组成共聚物时,这些嵌段可以以线形方式连接,也可以连接在同一个核上。后者被称为星形共聚物。某嵌段的主链上还可以接枝其它聚合物链,形成所谓的瓶刷状聚合物。由于各嵌段的化学组成不同,因此各嵌段是不相容的,这会导致其在薄膜中发生微相分离而形成有序结构。这种不相容的程度通常用Flory-Huggins相互作用参数来表征。同时,各嵌段与溶剂之间的相互作用也不同。利用这种特性,可以得到具有各种有序结构的嵌段共聚物自组装薄膜;这些薄膜材料在诸多方面,如分离、离子传输、光子晶体、光刻和催化等都具有潜在的重要应用。
嵌段共聚物薄膜的类型主要有铸膜、涂覆膜、浸渍膜和旋涂膜等。就与聚合物的相互作用而言,溶剂有良溶剂、不良溶剂和非溶剂之分。因此,在嵌段共聚物的有机溶液中聚合物或者以分子状态存在,或者以聚集状态,如胶束存在。在溶剂挥发过程中,可能会发生微相分离。但在大多数情况下,微相分离都难以在该过程中发生。因此,所得到的薄膜一般要经过一个退火过程来诱导薄膜中嵌段共聚物发生微相分离。……
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